1.2. Концентрация растворов

Многие свойства растворов зависят от их концентрации. Концентрацией называется содержание растворенного вещества в единице массы или объема раствора или растворителя.

Все способы выражения концентраций можно разделить на три группы: концентрации массовые, концентрации объемные и концентрации безразмерные.

Массовые концентрации. Процентная концентрация по массе выражается процентным содержанием растворенного вещества, отнесенного ко всему раствору.

Вычисление процентной концентрации производится по формуле:

С% = 100, (1.1)

где С% - процентная концентрация; g – масса растворенного вещества (г, кг); G – масса растворителя (г, кг). Фактически процентная концентрация может рассматриваться как безразмерная, если перейти от процентов к долям.

Моляльная концентрация или моляльность равна числу молей растворенного вещества, приходящихся на 1 кг (1000 г) растворителя и рассчитывается по формуле:

С_m = (1.2)

где С_m – моляльная концентрация, моль/1000 г растворителя; g – масса растворенного вещества, г; М – молярная масса растворенного вещества, г/моль; G – масса растворителя, г.

Как видно из (1.2), на величину С_m влияет не только масса растворенного вещества, но и его молярная масса.

Объемные концентрации. Молярная концентрация или молярность равна числу молей растворенного вещества, содержащихся в одном литре раствора , и определяется по формуле:

С_м = (1.3)

где С_м – молярная концентрация;  - число молей растворенного вещества, моль; V – объем раствора, л; g - масса растворенного вещества, г; М – молярная масса растворенного вещества, г/моль. Молярные концентрации выражаются, как правило, в десятичной шкале: 0,1М – децимолярная, 0,01М – сантимолярная и т.д.

Эквивалентная концентрация или нормальность равна числу эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в одном литре раствора, и рассчитывается по формуле:

С_н. = (1.4)

где С_н. – эквивалентная концентрация; n – число эквивалентов растворенного вещества, моль; V - объем раствора, л; g - масса растворенного вещества, г; Э – эквивалентная масса растворенного вещества, г/моль. Например, С_н. = 0,1н. (децинормальный раствор).

Особенностью нормальных растворов является то, что растворы равной нормальности реагируют между собой в равных объемах. Если растворы имеют различную нормальность, то их объемы можно вычислить из соотношения:

V₁ Cн₁= V₂ Cн₂ , (1.5)

где V₁ и V₂ - объемы растворов, реагирующих между собой, мл; Сн₁ и Сн₂ – нормальные концентрации.

Безразмерные концентрации. Безразмерные концентрации измеряются в мольных долях растворителя и растворенного вещества.

Молярная доля (мольная доля) i- ого компонента N_i = - безразмерная величина, а сумма молярных долей равна единице:

= 1 (1.6)

Для двухкомпонентного раствора, если мольную долю растворителя обозначить N₁, а мольную долю растворенного вещества N₂, получим:

N₁ = , N₂ = , N₁ + N₂ = 1. (1.7)

Эти обозначения будем иметь в виду и при дальнейшем рассмотрении материала.